Giáo trình phân tích nguyên lý làm việc của các loại tiểu trình và tiến trình phần 5 doc

Procedure Reader();
Begin
Repeat
Send (Sever,Requesread);
Receive(sever,value);
Print(value);
Until .F.
End;
Procedure Writer();
Begin
Repeat
<Tạo dữ liệu>;
Send (Sever, Requeswrite,value);
Receive(sever, okwrite);
Until .F.
End;
ParEnd
End.
{ }
I.18. Tắc nghẽn (Deadlock) và chống tắc nghẽn
II.4.5. Tắc nghẽn
Tất cả hiện tượng tắc nghẽn đều bắt nguồn từ sự xung đột về tài nguyên của hai
hoặc nhiều tiến trình đang hoạt động đồng thời trên hệ thống. Tài nguyên ở đây có
thể là một ổ đĩa, một record trong cơ sở dữ liệu, hay một không gian địa chỉ trên bộ
nhớ chính. Sau đây là một số ví dụ để minh hoạ cho điều trên.
Ví dụ 1: Giả sử có hai tiến trình P
1
và

P
2

hoạt động đồng thời trong hệ thống.
Tiến trình P
1
đang giữ tài nguyên R1 và xin được cấp R2 để tiếp tục hoạt động,
trong khi đó tiến trình P
2
đang giữ tài nguyên R2 và xin được cấp R1 để tiếp tục
hoạt động. Trong trường hợp này cả P
1
và P
2
sẽ không tiếp tục hoạt động được.
Như vậy P
1
và P
2
rơi vào trạng thái tắc nghẽn. Ví dụ này có thể được minh hoạ bởi
sơ đồ ở hình 2.
Tắc nghẽn thường xảy ra do xung đột về tài nguyên thuộc loại không phân
chia được, một số ít trường hợp xảy ra với tài nguyên phân chia được. Ví dụ sau
đây là trường hợp tắc nghẽn do xung đột về tài nguyên bộ nhớ, là tài nguyên thuộc
loại phân chia được.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m










Ví dụ 2: Giả sử không gian bộ nhớ còn trống là 200Kb, và trong hệ thống có
hai tiến trình P
1
và P
2
hoạt động đồng thời. P
1
và P
2
yêu cầu được sử dụng bộ nhớ
như sau:
P1 P2
…. ….
Request1 80Kb Request1 70Kb

… …
Request2 30Kb Request2 40Kb
… …
Tắc nghẽn xảy ra khi cả hai tiến trình cùng yêu cầu thêm bộ nhớ lần thứ hai.
Tại thời điểm này không gian bộ nhớ còn trống là 50Kb, lớn hơn lượng bộ nhớ mà
mỗi tiến trình yêu cầu (30Kb và 40Kb), nhưng vì cả hai tiến trình đồng thời yêu cầu
thêm bộ nhớ, nên hệ thống không để đáp ứng được, và tắc nghẽn xảy ra.
Ví dụ 3: Trong các ứng dụng cơ sở dữ liệu, một chương trình có thể khoá
một vài record mà nó sử dụng, để dành quyền điều khiển về cho nó. Nếu tiến trình
P
1
khoá record R1, tiến trình P
2
khoá record R2, và rồi sau đó mỗi tiến trình lại cố
gắng khoá record của một tiến trình khác. Tắc nghẽn sẽ xảy ra.
Như vậy tắc nghẽn là hiện tượng: Trong hệ thống xuất hiện một tập các tiến
trình, mà mỗi tiến trình trong tập này đều chờ được cấp tài nguyên, mà tài nguyên
đó đang được một tiến trình trong tập này chiếm giữ. Và sự đợi này có thể kéo dài
vô hạn nếu không có sự tác động từ bên ngoài.
Trong trường hợp của ví dụ 1 ở trên: hai tiến trình P
1
và P
2
sẽ rơi vào trạng
thái tắc nghẽn, nếu không có sự can thiệp của hệ điều hành. Để phá bỏ tắc nghẽn
này hệ điều hành có thể cho tạm dừng tiến trình P
1
để thu hồi lại tài nguyên R1, lấy
R1 cấp cho tiến trình P
2

để P
2
hoạt động và kết thúc, sau đó thu hồi cả R1 và R2 từ
tiến trình P
2
để cấp cho P
1
và tái kích hoạt P
1
để P
1
hoạt động trở lại. Như vậy sau
một khoảng thời gian cả P
1
và P
2
đều ra khỏi tình trạng tắc nghẽn.
tài nguyên

R2

tài nguyên

R1

Process
P
2

Process

P
1

Yêu c
ầu

Yêu c
ầu

Gi
ữ

Gi
ữ

Hình 2.6: Chờ đợi vòng tròn
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

Trong trường hợp của ví dụ 2 ở trên: nếu hai tiến trình này không đồng thời
yêu cầu thêm bộ nhớ thì tắc nghẽn không thể xảy ra, hoặc khi cả hai tiến trình đồng
thời yêu cầu thêm bộ nhớ thì hệ điều hành phải kiểm tra lượng bộ nhớ còn trống
của hệ thống, nếu không đáp ứng cho cả hai tiến trình thì hệ điều hành phải có cơ
chế ngăn chặn (từ chối) một tiến trình và chỉ cho một tiến trình được quyền sử dụng
bộ nhớ (đáp ứng) thì tắc nghẽn cũng không thể xảy ra. Tuy nhiên để giải quyết vấn
đề tắc nghẽn do thiếu bộ nhớ, các hệ điều hành thường sử dụng cơ chế bộ nhớ ảo.
Bộ nhớ ảo là một phần quan trong của hệ điều hành mà chúng ta sẽ khảo sát ở
chương Quản lý bộ nhớ của tài liệu này.
Khi hệ thống xảy ra tắc nghẽn nếu hệ điều hành không kịp thời phá bỏ tắc
nghẽn thì hệ thống có thể rơi vào tình trạng treo toàn bộ hệ thống. Như trong
trường hợp tắc nghẽn ở ví dụ 1, nếu sau đó có tiến trình P
3
, đang

giữ tài nguyên R3,
cần R2 để tiếp tục thì P
3
cũng sẽ rơi vào tập tiến trình bị tắc nghẽn, rồi sau đó nếu
có tiến trình P
4
cần tài nguyên R1 và R3 để tiếp tục thì P
4
cũng rơi vào tập các tiến
trình bị tắc nghẽn như P
3
, … cứ thế dần dần có thể dẫn đến một thời điểm tất cả các
tiến trình trong hệ thống đều rơi vào tập tiến trình tắc nghẽn. Và như vậy hệ thống
sẽ bị treo hoàn toàn.
II.4.6. Điều kiện hình thành tắt nghẽn

Năm 1971, Coffman đã đưa ra và chứng tỏ được rằng, nếu hệ thống tồn tại đồng
thời bốn điều kiện sau đây thì hệ thống sẽ xảy ra tắt nghẽn:
1. Loại trừ lẫn nhau (mutual excution) hay độc quyền sử dụng: Đối với các
tài nguyên không phân chia được thì tại mỗi thời điểm chỉ có một tiến
trình sử dụng được tài nguyên.
2. Giữ và đợi (hold and wait): Một tiến trình hiện tại đang chiếm giữ tài
nguyên, lại xin cấp phát thêm tài nguyên mới.
3. Không ưu tiên (No preemption): Không có tài nguyên nào có thể được
giải phóng từ một tiến trình đang chiếm giữ nó.
Trong nhiều trường hợp các điều kiện trên là rất cần thiết đối với hệ thống.
Sự thực hiện độc quyền là cần thiết để bảo đảm tính đúng đắn của kết quả và tính
toàn vẹn của dữ liệu (chúng ta đã thấy điều này ở phần tài nguyên găng trên đây).
Tương tự, sự ưu tiên không thể thực hiện một cách tuỳ tiện, đặt biệt đối với các tài
nguyên có liên quan với nhau, việc giải phóng từ một tiến trình này có thể ảnh
hưởng đên kết quả xử lý của các tiến trình khác.
Sự tắc nghẽn có thể tồn tại với ba điều kiện trên, nhưng cũng có thể không
xảy ra chỉ với 3 điều kiện đó. Để chắc chắn tắc nghẽn xảy ra cần phải có điều kiện
thư tư
4. Đợi vòng tròn (Circular wait): Đây là trường hợp của ví dụ 1 mà chúng ta
đã nêu ở trên. Tức là, mỗi tiến trình đang chiếm giữ tài nguyên mà tiến
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n

g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D

F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k

.
c
o
m
trình khác đang cần.
Ba điều kiện đầu là điều kiện cần chứ không phải là điều kiện đủ để xảy ra
tắc nghẽn. Điều kiện thứ tư là kết quả tất yếu từ ba điều kiện đầu.
II.4.7. Ngăn chặn tắc nghẽn (Deadlock Prevention)
Ngăn chặn tắc nghẽn là thiết kế một hệ thống sao cho hiện tượng tắc nghẽn bị loại
trừ. Các phương thức ngăn chặn tắc nghẽn đều tập trung giải quyết bốn điều kiện
gây ra tắc nghẽn, sao cho hệ thống không thể xảy ra đồng thời bốn điều kiện tắc
nghẽn:
 Đối với điều kiện độc quyền: Điều kiện này gần như không tránh khỏi,
vì sự độc quyền là cần thiết đối với tài nguyên thuộc loại phân chia được như các
biến chung, các tập tin chia sẻ, hệ điều hành cần phải hỗ trợ sự độc quyền trên các
tài nguyên này. Tuy nhiên, với những tài nguyên thuộc loại không phân chia được
hệ điều hành có thể sử dụng kỹ thuật SPOOL (Smulataneous Peripheral Operation
Online) để tạo ra nhiều tài nguyên ảo cung cấp cho các tiến trình đồng thời.
 Đối với điều kiện giữ và đợi: Điều kiện này có thể ngăn chặn bằng
cách yêu cầu tiến trình yêu cầu tất cả tài nguyên mà nó cần tại một thời điểm và
tiến trình sẽ bị khoá (blocked) cho đến khi yêu cầu tài nguyên của nó được hệ điều
hành đáp ứng. Phương pháp này không hiệu quả. Thứ nhất, tiến trình phải đợi trong
một khoảng thời gian dài để có đủ tài nguyên mới có thẻ chuyển sang hoạt động
được, trong khi tiến trình chỉ cần một số ít tài nguyên trong số đó là có thể hoạt
động được, sau đó yêu cầu tiếp. Thứ hai, lãng phí tài nguyên, vì có thể tiến trình
giữa nhiều tài nguyên mà chỉ đến khi sắp kết thúc tiến trình mới sử dụng, và có thể
đây là những tài nguyên mà các tiến trình khác đang rất cần. Ở đây hệ điều hành có
thể tổ chức phân lớp tài nguyên hệ thống. Theo đó tiến trình phải trả tài nguyên ở
mức thấp mới được cấp phát tài nguyên ở cấp cao hơn.
 Đối với điều kiện No preemption: Điều kiện này có thể ngăn chặn

bằng cách, khi tiến trình bị rơi vào trạng thái khoá, hệ điều hành có thể thu hồi tài
nguyên của tiến trình bị khoá để cấp phát cho tiến trình khác và cấp lại đầy đủ tài
nguyên cho tiến trình khi tiến trình được đưa ra khỏi trạng thái khoá.
 Đối với điều kiện chờ đợi vòng tròn: Điều kiện này có thể ngăn chặn
bằng cách phân lớp tài nguyên của hệ thống. Theo đó, nếu một tiến trình được cấp
phát tài nguyên ở lớp L, thì sau đó nó chỉ có thể yêu cầu các tài nguyên ở lớp thấp
hơn lớp L.
II.4.8. Nhận biết tắc nghẽn (Deadlock Detection)
Các phương thức ngăn chặn tắc nghẽn ở trên đều tập trung vào việc hạn chế quyền
truy xuất đến tài nguyên và áp đặt các ràng buộc lên các tiến trình. Điều này có thể
ảnh hưởng đến mục tiêu khai thác hiệu quả tài nguyên của hệ điều hành, ngăn chặn
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r

w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
độc quyền trên tài nguyên là một ví dụ, hệ điều hành phải cài đặt các cơ chế độc
quyền để bảo vệc các tài nguyên chia sẻ. Và như đã phân tích ở trên việc cấp phát
tài nguyên một lần cho các tiến trình để ngăn chặn hiện tượng hold and wait cũng
tồn tại một vài hạn chế.
Các hệ điều hành có thể giải quyết vấn đề tắc nghẽn theo hướng phát hiện

tắc nghẽn để tìm cách thoát khỏi tắc nghẽn. Phát hiện tắc nghẽn không giới hạn
truy xuất tài nguyên và không áp đặt các ràng buộc lên tiến trình. Với phương thức
phát hiện tắc nghẽn, các yêu cầu cấp phát tài nguyên được đáp ứng ngay nếu có
thể. Để phát hiện tắc nghẽn hệ điều hành thường cài đặt một thuật toán để phát
hiện hệ thống có tồn tại hiện tượng chờ đợi vòng tròn hay không.
Việc kiểm tra, để xem thử hệ thống có khả năng xảy ra tắc nghẽn hay không
có thể được thực hiện liên tục mỗi khi có một yêu cầu tài nguyên, hoặc chỉ thực
hiện thỉnh thoảng theo chu kỳ, phụ thuộc vào sự tắc nghẽn xảy ra như thế nào.
Việc kiểm tra tắc nghẽn mỗi khi có yêu cầu tài nguyên sẽ nhận biết được khả năng
xảy ra tắc nghẽn nhanh hơn, thuật toán được áp dụng đơn giản hơn vì chỉ dự vào
sự thay đổi trạng thái của hệ thống. Tuy nhiên, hệ thống phải tốn nhiều thời gian
cho mỗi lần kiểm tra tắc nghẽn.
Mỗi khi tắc nghẽn được phát hiện, hệ điều hành thực hiện một vài giải pháp
để thoát khỏi tắc nghẽn. Sau đây là một vài giải pháp có thể:
1. Thoát tất cả các tiến trình bị tắc nghẽn. Đây là một giải pháp đơn giản
nhất, thường được các hệ điều hành sử dụng nhất.
2. Sao lưu lại mỗi tiến trình bị tắc nghẽn tại một vài điểm kiển tra được
định nghĩa trước, sau đó khởi động lại tất cả các tiến trình. Giải pháp này yêu cầu
hệ điều hành phải lưu lại các thông tin cần thiết tại điểm dừng của tiến trình, đặc
biệt là con trỏ lệnh và các tài nguyên tiến trình đang sử dụng, để có thể khởi động
lại tiến trình được. Giải pháp này có nguy cơ xuất hiện tắc nghẽn trở lại là rất cao,
vì khi tất cả các tiến trình đều được reset trở lại thì việc tranh chấp tài nguyên là
khó tránh khỏi. Ngoài ra hệ điều hành thường phải chi phí rất cao cho việc tạm
dừng và tái kích hoạt tiến trình.
3. Chỉ kết thúc một tiến trình trong tập tiến trình bị tắc nghẽn, thu hồi tài
nguyên của tiến trình này, để cấp phát cho một tiến trình nào đó trong tập tiến trình
tắc nghẽn để giúp tiến trình này ra khỏi tắc nghẽn, rồi gọi lại thuật toán kiểm tra
tắc nghẽn để xem hệ thống đã ra khỏi tắc nghẽn hay chưa, nếu rồi thì dừng, nếu
chưa thì tiếp tục giải phóng thêm tiến trình khác. Và lần lượt như thế cho đến khi
tất cả các tiến trình trong tập tiến trình tắc nghẽn đều ra khỏi tình trạng tắc nghẽn.

Trong giả pháp này vấn đề đặt ra đối với hệ điều hành là nên chọn tiến trình nào để
giải phóng đầu tiên và dựa vào tiêu chuẩn nào để chọn lựa sao cho chi phí để giải
phóng tắc nghẽn là thấp nhất.
4. Tập trung toàn bộ quyền ưu tiên sử dụng tài nguyên cho một tiến trình,
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c

u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r

w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
để tiến trình này ra khỏi tắc nghẽn, và rồi kiểm tra xem hệ thống đã ra khỏi tắc
nghẽn hay chưa, nếu rồi thì dừng lại, nếu chưa thì tiếp tục. Lần lượt như thế cho
đến khi hệ thống ra khỏi tắc nghẽn. Trong giải pháp này hệ điều hành phải tính đến
chuyện tái kích hoạt lại tiến trình sau khi hẹ thống ra khỏi tắc nghẽn.
Đối với các giải pháp 3 và 4, hệ điều hành dựa vào các tiêu chuẩn sau đây để
chọn lựa tiến trình giải phóng hay ưu tiên tài nguyên: Thời gian xử lý ít nhất; Thời
gian cần processor còn lại ít nhất; Tài nguyên cần cấp phát là ít nhất; Quyền ưu
tiên là thấp nhất.
I.19. Điều phối tiến trình
Trong môi trường hệ điều hành đa nhiệm, bộ phận điều phối tiến trình có nhiệm vụ
xem xét và quyết định khi nào thì dừng tiến trình hiện tại để thu hồi processor và
chuyển processor cho tiến trình khác, và khi đã có được processor thì chọn tiến

trình nào trong số các tiến trình ở trạng thái ready để cấp processor cho nó. Ở đây
chúng ta cần phân biệt sự khác nhau giữa điều độ tiến trình và điều phối tiến trình.
II.5.4. Mục tiêu điều phối tiến trình
 Các cơ chế điều phối tiến trình: Trong công tác điều phối tiến trình bộ điều
phối sử dụng hai cơ chế điều phối: Điều phối độc quyền và điều phối không độc
quyền.
 Điều phối độc quyền: Khi có được processor tiến trình toàn quyền sử
dụng processor cho đến khi tiến trình kết thúc xử lý hoặc tiến trình tự động trả lại
processor cho hệ thống. Các quyết định điều phối xảy ra khi: Tiến trình chuyển
trạng thái từ Running sang Blocked hoặc khi tiến trình kết thúc.
 Điều phối không độc quyền: Bộ phận điều phối tiến trình có thể tạm
dừng tiến trình đang xử lý để thu hồi processor của nó, để cấp cho tiến trình khác,
sao cho phù hợp với công tác điều phối hiện tại. Các quyết định điều phối xảy ra
khi: Tiến trình chuyển trạng thái hoặc khi tiến trình kết thúc.
 Các đặc điểm của tiến trình: Khi tổ chức điều phối tiến trình, bộ phần điều
phối tiến trình của hệ điều hành thường dựa vào các đặc điểm của tiến trình. Sau
đây là một số đặc điểm của tiến trình:
 Tiến trình thiên hướng Vào/Ra: Là các tiến trình cần nhiều thời gian
hơn cho việc thực hiện các thao tác xuất/nhập dữ liệu, so với thời gian mà tiến trình
cần để thực hiện các chỉ thị trong nó, được gọi là các tiến trình thiên hướng
Vào/Ra.
 Tiến trình thiên hướng xử lý: Ngược lại với trên, đây là các tiến trình
cần nhiều thời gian hơn cho việc thực hiện các chỉ thị trong nó, so với thời gian mà
tiến trình để thực hiện các thao tác Vào/Ra.
 Tiến trình tương tác hay xử lý theo lô: Tiến trình cần phải trả lại kết quả
Click to buy NOW!
P
D
F
-

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-

t
r
a
c
k
.
c
o
m
tức thời (như trong hệ điều hành tương tác) hay kết thúc xử lý mới trả về kết quả
(như trong hệ điều hành xử lý theo lô).
 Độ ưu tiên của tiến trình: Mỗi tiến trình được gán một độ ưu tiên nhất
định, độ ưu tiên của tiến trình có thể được phát sinh tự động bởi hệ thống hoặc
được gán tường minh trong chương trình của người sử dụng. Độ ưu tiên của tiến
trình có hai loại: Thứ nhất, độ ưu tiên tĩnh: là độ ưu tiên gán trước cho tiến trình và
không thay đổi trong suốt thời gian sống của tiến trình. Thứ hai, độ ưu tiên động: là
độ ưu tiên được gán cho tiến trình trong quá trình hoạt động của nó, hệ điều hành sẽ
gán lại độ ưu tiên cho tiến trình khi môi trường xử lý của tiến trình bị thay đổi. Khi
môi trường xử lý của tiến trình bị thay đổi hệ điều hành phải thay đổi độ ưu tiên
của tiến trình cho phù hợp với tình trạng hiện tại của hệ thống và công tác điều phối
tiến trình của hệ điều hành.
 Thời gian sử dụng processor của tiến trình: Tiến trình cần bao nhiêu
khoảng thời gian của processor để hoàn thành xử lý.
 Thời gian còn lại tiến trình cần processor: Tiến trình còn cần bao nhiêu
khoảng thời gian của processor nữa để hoàn thành xử lý.
Bộ phận điều phối tiến trình thường dựa vào đặc điểm của tiến trình để thực
hiện điều phối ở mức tác tụ, hay điều phối tác vụ. Điều phối tác vụ được phải thực
hiện trước điều phối tiến trình. Ở mức này hệ điều hành thực hiện việc chọn tác vụ
để đưa vào hệ thống. Khi có một tiến trình được tạo lập hoặc khi có một tiến trình
kết thúc xử lý thì bộ phận điều phối tác vụ được kích hoạt. Điều phối tác vụ quyết

định sự đa chương của hệ thống và hiệu quả cũng như mục tiêu của điều phối của
bộ phận điều phối tiến trình. Ví dụ, để khi thác tối đa thời gian xử lý của processor
thì bộ phận điều phối tác vụ phải đưa vào hệ thống số lượng các tiến trình tính
hướng Vào/Ra cân đối với số lượng các tiến trình tính hướng xử lý, các tiến trình
này thuộc những tác vụ nào. Nếu trong hệ thống có quá nhiều tiến trình tính hướng
Vào/Ra thì sẽ lãng phí thời gian xử lý của processor. Nếu trong hệ thống có quá
nhiều tiến trình tính hướng xử lý thì processor không thể đáp ứng và có thể các tiến
trình phải đợi lâu trong hệ thống, dẫn đến hiệu quả tương tác sẽ thấp.
 Mục tiêu điều phối: bộ phận điều phối tiến trình của hệ điều hành phải đạt
được các mục tiêu sau đây trong công tác điều phối của nó.
 Sự công bằng (Fairness): Các tiến trình đều công bằng với nhau trong
việc chia sẻ thời gian xử lý của processor, không có tiến trình nào phải chờ đợi vô
hạn để được cấp processor.
 Tính hiệu quả (Efficiency): Tận dụng được 100% thời gian xử lý của
processor. Trong công tác điều phối, khi processor rỗi bộ phận điều phối sẽ chuyển
ngay nó cho tiến trình khác, nếu trong hệ thống có tiến trình đang ở trạng thái chờ
processor, nên mục tiêu này dễ đạt được. Tuy nhiên, nếu hệ điều hành đưa vào hệ
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X

C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
thống quá nhiều tiến trình thiên hướng vào/ra, thì nguy cơ processor bị rỗi là có thể.
Do đó, để đạt được mục tiêu này hệ điều hành phải tính toán và quyết định nên đưa
vào hệ thống bao nhiêu tiến trình thiên hướng vào/ra, bao nhiêu tiến trình thiên
hướng xử lý, là thích hợp.
 Thời gian đáp ứng hợp lý (Response time): Đối với các tiến trình tương
tác, đây là khoảng thời gian từ khi tiến trình đưa ra yêu cầu cho đến khi nhận được
sự hồi đáp. Một tiến trình đáp ứng yêu cầu của người sử dụng, phải nhận được
thông tin hồi đáp từ yêu cầu của nó thì nó mới có thể trả lời người sử dụng. Do đó,
theo người sử dụng thì bộ phận điều phối phải cực tiểu hoá thời gian hồi đáp của
các tiến trình, có như vậy thì tính tương tác của tiến trình mới tăng lên.
 Thời gian lưu lại trong hệ thống (Turnaround time): Đây là khoảng thời
gian từ khi tiến trình được đưa ra đến khi được hoàn thành. Bao gồm thời gian thực
hiện thực tế cộng với thời gian đợi tài nguyên (bao gồm cả đợi processor). Đại
lượng này dùng trong các hệ điều hành xử lý theo lô. Do đó, bộ phận điều phối phải
cực tiểu thời gian hoàn thành (lưu lại trong hệ thống) của các tác vụ xử lý theo lô.
 Thông lượng tối đa (Throunghtput): Chính sách điều phối phải cố gắng
để cực đại được số lượng tiến trình hoàn thành trên một đơn vị thời gian. Mục tiêu
này ít phụ thuộc vào chính sách điều phối mà phụ thuộc nhiều vào thời gian thực
hiện trung bình của các tiến trình.
Công tác điều phối của hệ điều hành khó có thể thỏa mãn đồng thời tất cả các
mục tiêu trên vì bản thân các mục tiêu này đã có sự mâu thuẫn với nhau. Các hệ
điều hành chỉ có thể dung hòa các mục tiêu này ở một mức độ nào đó.
Ví dụ: Giả sử trong hệ thống có bốn tiến trình P
1
, P
2
, P
3
, P

4
, thời gian (t) mà
các tiến trình này cần processor để xử lý lần lượt là 1, 12, 2, 1. Nếu ban đầu có 2
tiến trình P
1
và P
2
ở trạng thái ready thì chắc chắn bộ phận điều phối sẽ cấp
processor cho P
1
. Sau khi P
1
kết thúc thì processor sẽ được cấp cho P
2
để P
2
hoạt
động (running), khi P
2
thực hiện được 2t thì P
3
được đưa vào trạng thái ready. Nếu
để P
2
tiếp tục thì P
3
phải chờ lâu (chờ 8t), như vậy sẽ vi phạm mục tiêu thời gian
hồi đáp và thông lượng tối đa (đối với P
3
). Nếu cho P

2
dừng để cấp processor cho
P
3
hoạt động đến khi kết thúc, khi đó thì P
4
vào trạng thái ready, bộ điều phối sẽ
cấp processor cho P
4
, và cứ như thế, thì P
2
phải chờ lâu, như vậy sẽ đạt được mục
tiêu: thời gian hồi đáp và thông lượng tối đa nhưng vi phạm mục tiêu: công bằng và
thời gian lưu lại trong hệ thống (đối với P
2
).
II.5.5. Tổ chức điều phối tiến trình
Để tổ chức điều phối tiến trình hệ điều hành sử dụng hai danh sách: Danh sách sẵn
sàng (Ready list) dùng để chứa các tiến trình ở trạng thái sẵn sàng. Danh sách đợi
(Waiting list) dùng để chứa các tiến trình đang đợi để được bổ sung vào danh sách
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n

g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D

F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k

.
c
o
m
sẵn sàng.
Chỉ có những tiến trình trong ready list mới được chọn để cấp processor. Các
tiến trình bị chuyển về trạng thái blocked sẽ được bổ sung vào waiting list. Hệ
thống chỉ có duy nhất một ready list, nhưng có thể tồn tại nhiều waiting list. Thông
thường hệ điều hành thiết kế nhiều waitting list, mỗi waitting list dùng để chứa các
tiến trình đang đợi được cấp phát một tài nguyên hay một sự kiện riêng biệt nào đó.
Hình sau đây minh hoạ cho việc chuyển tiến trình giữa các danh sách:









Trong đó:
1. Tiến trình trong hệ thống được cấp đầy đủ tài nguyên chỉ thiếu
processor.
2. Tiến trình được bộ điều phối chọn ra để cấp processor để bắt đầu xử lý.
3. Tiến trình kết thúc xử lý và trả lại processor cho hệ điều hành.
4. Tiến trình hết thời gian được quyền sử dụng processor (time-out), bị bộ
điều phối tiến trình thu hồi lại processor.
5. Tiến trình bị khóa (blocked) do yêu cầu tài nguyên nhưng chưa được hệ
điều hành cấp phát. Khi đó tiến trình được đưa vào danh sách các tiến trình
đợi tài nguyên (waiting list 1).

6. Tiến trình bị khóa (blocked) do đang đợi một sự kiện nào đó xảy ra. Khi
đó tiến trình được bộ điều phối đưa vào danh sách các tiến trình đợi tài
nguyên (waiting list 2).
7. Tài nguyên mà tiến trình yêu cầu đã được hệ điều hành cấp phát. Khi đó
tiến trình được bộ điều phối chuyển sang danh sách các tiến trình ở trạng thái
sẵn sang (ready list) để chờ được cấp processor để được hoạt động.
8. Sự kiện mà tiến trình chờ đã xảy ra. Khi đó tiến trình được bộ điều phối
chuyển sang danh sách các tiến trình ở trạng thái sẵn sang (ready list) để chờ được
cấp processor.

1
2
3
4
5
6
7
Ready list
Waitting list 1

Waitting list 2

8
Hình 2.7:
S
ơ

đ
ồ chuyển tiến tr
ình vào các danh

sách

Processor
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
II.5.6. Các chiến lược điều phối tiến trình
 Chiến lược FIFO (First In First Out): trong chiến lược này, khi processor
rỗi thì hệ điều hành sẽ cấp nó cho tiến trình đầu tiên trong ready list, đây là tiến
trình được chuyển sang trạng thái ready sớm nhất, có thể là tiến trình được đưa vào
hệ thống sớm nhất. FIFO được sử dụng trong điều phối độc quyền nên khi tiến
trình được cấp processor nó sẽ sở hữu processor cho đến khi kết thúc xử lý hay
phải đợi một thao tác vào/ra hoàn thành, khi đó tiến trình chủ động trả lại processor
cho hệ thống.
Ví dụ: Nếu hệ điều hành cần cấp processor cho 3 tiến trình P1, P2, P3, với
thời điểm vào ready list và khoảng thời gian mỗi tiến trình cần processor được mô
tả trong bảng sau:
Tiến trình thời điểm vào t/g xử lý
P

1
0 24
P
2
1 3
P
3
2 3
Thì thứ tự cấp processor cho các tiến trình diễn ra như sau:
Tiến trình: P
1
P
2
P
3

Thời điểm: 0 24 27
Vậy thời gian chờ của tiến trình P
1
là 0, của P
2
là 23 (24 - 0), của P
3
là 25
(24 + 3 - 2). Và thời gian chờ đợi trung bình của các tiến trình là:
(0 + 23 + 25)/3 = 16.
Như vậy FIFO tồn tại một số hạn chế: Thứ nhất, có thời gian chờ đợi trung
bình lớn nên không phù hợp với các hệ thống chia sẻ thời gian. Thứ hai, khả năng
tương tác kém khi nó được áp dụng trên các hệ thống uniprocessor. Thứ ba, nếu các
tiến trình ở đầu ready list cần nhiều thời gian của processor thì các tiến trình ở cuối

ready list sẽ phải chờ lâu mới được cấp processor.
 Chiến lược phân phối xoay vòng (RR: Round Robin): trong chiến lược
này, ready list được thiết kết theo dạng danh sách nối vòng. Tiến trình được bộ điều
phối chọn để cấp processor cũng là tiến trình ở đầu ready list, nhưng sau một
khoảng thời gian nhất định nào đó thì bộ điều phối lại thu hồi lại processor của tiến
trình vừa được cấp processor và chuyển processor cho tiến trình kế tiếp (bây giờ đã
trở thành tiến trình đầu tiên) trong ready list, tiến trình vừa bị thu hồi processor
được đưa vào lại cuối ready list. Rõ ràng đây là chiến lược điều phối không độc
quyền.
Khoảng khoản thời gian mà mỗi tiến trình được sở hữu processor để hoạt
động là bằng nhau, và thường được gọi là Quantum.
Ví dụ: Nếu hệ điều hành cần cấp processor cho 3 tiến trình P
1
, P
2
, P
3
với thời
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

o
m